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0x01 解决梯度消失和梯度爆炸的常用方法

时间:2024-10-07 11:22:40浏览次数:8  
标签:函数 爆炸 梯度 消失 0x01 ReLU 网络 归一化

一、输入层

  1. 初始化权重
    • 对于较深的网络,Xavier 初始化和 Kaiming 初始化是常用的方法。
    • Xavier 假设输入和输出的方差相等,它特别适用于 sigmoid 和 tanh 激活函数,因为它能帮助保持信号在这些激活函数中传播时的方差不变,防止梯度消失或爆炸。
    • Kaiming 特别设计用于 ReLU 及其变体的激活函数。这是因为 ReLU 会截断负值输出,因此权重需要更大一些才能在正区间内避免梯度消失。

二、隐藏层

  1. 激活函数

    • ReLU 及其变体(如 Leaky ReLU):ReLU 避免了梯度在正区间的消失问题。同时,变体可以缓解 ReLU 的“死亡”问题。
    • SELU:具有自归一化性质,有助于稳定网络训练,减少梯度消失和爆炸的可能性。SELU 的自归一化特性特别适合深度全连接网络,并且网络架构中需要严格遵守一些条件(如层数不能太深,输入需要标准化)。
  2. 批归一化(Batch Normalization)

    • 作用于每个小批量数据,对输入进行归一化处理,使得数据分布更加稳定。
    • 可以加速网络训练,减少内部协变量偏移,从而降低梯度消失和爆炸的风险。
    • 批归一化也能起到一定的正则化作用,因为它引入了一定的噪声,有助于防止过拟合。
  3. 残差连接(Residual Connections)

    • 在深度网络中,通过将输入直接与后面的层相加,使得梯度可以更直接地反向传播,缓解梯度消失问题。
    • 例如在 ResNet 中广泛使用残差连接,使得网络可以非常深而不会出现严重的梯度问题。
    • 残差连接不但有效缓解梯度消失,还能增强梯度的流动,允许信息跨多个层次传播,从而使得深层特征的学习变得更有效。
  4. 密集连接(Dense Connections)

    • 类似于残差连接,在 DenseNet 中,每个层都与前面所有层直接连接,增强了信息传播和梯度反向传播的路径。

三、输出层

  1. 选择合适的损失函数

    • 对于一些问题,可以选择合适的损失函数来缓解梯度问题。例如,在处理不平衡分类问题时,可以使用 Focal Loss 等损失函数,它可以动态调整样本的权重,使得模型更加关注难分类的样本,有助于稳定训练和减少梯度问题。
  2. 正则化

    • L1 和 L2 正则化可以约束模型的权重,防止权重过大,从而降低梯度爆炸的风险。
    • Dropout 在训练过程中随机丢弃一些神经元的输出,增加了模型的泛化能力,也可以在一定程度上缓解梯度问题。同时 Dropout 通过随机丢弃神经元的输出来改变梯度流动路径,从而为网络训练增加噪声和冗余性,有助于防止过拟合。

标签:函数,爆炸,梯度,消失,0x01,ReLU,网络,归一化
From: https://www.cnblogs.com/Linx3f/p/18449820

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